(57)【要約】【課題】  略々同一の周波数で動作する２つのアンテナエレメント１１，１２で形成されたアンテナ装置１０のアンテナ特性の評価に要する時間を短縮化する。【解決手段】  ネットワークアナライザは、アンテナ装置１０の第１のアンテナエレメント１１に対して高周波を供給し、この高周波が第２のアンテナエレメント１２に対して伝達される割合である透過特性を検出する。そして、この透過特性に基づいて、各アンテナ間の結合量を算出し、この結合量に基づいて、各アンテナエレメント１１，１２のアンテナ特性の正常／異常の判断を行う。これにより、一度の測定作業で２つのアンテナエレメント１１，１２のアンテナ特性の正常／異常を判断することができる。従って、各アンテナエレメント１１，１２の反射損特性をそれぞれ測定してアンテナ特性の正常／異常を判断する方法に比べて、該判断に要する時間を約半分の時間に短縮化することができる。【選択図】  図２
2006017611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波供給手段により、略同一の周波数で動作する少なくとも第１及び第２の２つのアンテナエレメントが近接配置されると共に、一体的に形成されたアンテナ装置の該第１のアンテナエレメントに高周波を供給するステップと、
透過特性検出手段により、上記第１のアンテナエレメントに供給された高周波が上記第２のアンテナエレメントに伝達される割合である透過特性を検出するステップと、
結合量検出手段により、上記ステップで検出された上記透過特性に基づいて、各アンテナエレメント間の結合量を検出するステップと、
表示手段により、上記ステップで検出された結合量を表示するステップと
を有するアンテナ特性測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載のアンテナ特性測定方法であって、
判断手段により、上記ステップで検出された各アンテナエレメント間の結合量を示す値と、各アンテナエレメント間の基準となる結合量を示す値とを比較し、該各値の差が所定範囲内であった場合は、上記各アンテナエレメントのアンテナ特性は正常であると判断し、該各値の差が所定範囲外であった場合は、上記各アンテナエレメントのアンテナ特性は異常であると判断するステップと、
報知手段が、上記ステップでの判断に対応して、アンテナ特性が正常であることを示す報知、或いはアンテナ特性が異常であることを示す報知を行うステップと
を有することを特徴とするアンテナ特性測定方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のアンテナ特性測定方法であって、
反射損特性検出手段により、上記第１のアンテナエレメントに供給された高周波が、該第１のアンテナエレメントに反射して戻ってくる割合である反射損特性を検出するステップを有し、
上記アンテナ特性の正常／異常を判断するステップでは、上記判断手段が、上記結合量検出手段により検出された各アンテナエレメントの結合量、及び上記反射損特性検出手段により検出された反射損特性に基づいて、上記各アンテナエレメントのアンテナ特性の正常／異常を判断すること
を特徴とするアンテナ特性測定方法。
【請求項４】
略同一の周波数で動作する少なくとも第１及び第２の２つのアンテナエレメントが近接配置されると共に、一体的に形成されたアンテナ装置の該第１のアンテナエレメントに高周波を供給する高周波供給手段と、
上記第１のアンテナエレメントに供給された高周波が上記第２のアンテナエレメントに伝達される割合である透過特性を検出する透過特性検出手段と、
上記透過特性検出手段により検出された上記透過特性に基づいて、各アンテナエレメント間の結合量を検出する結合量検出手段と、
上記結合量検出手段により検出された結合量を表示する表示手段と
を有するアンテナ特性測定装置。
【請求項５】
請求項４に記載のアンテナ特性測定装置であって、
上記結合量検出手段により検出された各アンテナエレメント間の結合量を示す値と、各アンテナエレメント間の基準となる結合量を示す値とを比較し、該各値の差が所定範囲内であった場合は、上記各アンテナエレメントのアンテナ特性は正常であると判断し、該各値の差が所定範囲外であった場合は、上記各アンテナエレメントのアンテナ特性は異常であると判断する判断手段と、
上記判断手段からの判断出力に対応して、アンテナ特性が正常であることを示す報知、或いはアンテナ特性が異常であることを示す報知を行う報知手段と
を有することを特徴とするアンテナ特性測定装置。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載のアンテナ特性測定装置であって、
上記第１のアンテナエレメントに供給された高周波が、該第１のアンテナエレメントに反射して戻ってくる割合である反射損特性を検出する反射損特性検出手段を有し、
上記判断手段は、上記結合量検出手段により検出された各アンテナエレメントの結合量、及び上記反射損特性検出手段により検出された反射損特性に基づいて、上記各アンテナエレメントのアンテナ特性の正常／異常を判断すること
を特徴とするアンテナ特性測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば携帯電話機，ＰＨＳ電話機（PHS：Personal Handyphone System），ＰＤＡ装置（PDA：Personal Digital Assistant），携帯翻訳機等に適用して好適な携帯端末装置に関し、特に、略々同一の周波数で動作する複数のアンテナエレメントが一体的に形成されたアンテナ装置のアンテナ特性を評価する際に、各アンテナ間の結合量に基づいてアンテナ特性の評価を行うことで、アンテナ特性の評価に要する時間の短縮化等を図ったアンテナ特性測定方法及びアンテナ特性測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、携帯電話機のアンテナ装置のアンテナ特性を評価する場合、アンテナ装置を金属板等の地導体に接続し、給電点に中心導体を接続して反射損特性を測定し、この測定結果に基づいて該アンテナ特性の評価を行うのが一般的である。
【０００３】
ここで、近年における携帯電話機では、略々同一の周波数で動作する複数のアンテナエレメントを一体的に形成したアンテナ装置が設けられており、各アンテナで受信された受信信号のうち、レベルの高い方の受信信号を選択的に用い、或いは各アンテナで受信された受信信号を合成して用い、さらには一方のアンテナエレメントを受信用として用い、他方のアンテナエレメントを送信用として用いるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−４３９５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、反射損特性の測定は、一つのアンテナ毎に、最低１回の測定作業を必要とする。このため、反射損特性に基づいてアンテナ装置のアンテナ特性の評価を行おうとすると、前述のように一つのアンテナ装置に複数のアンテナエレメントが設けられている場合には、一つのアンテナ装置のアンテナ特性の評価に、アンテナエレメントの数ぶんの測定時間を必要とする問題があった。
【０００６】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、複数のアンテナエレメントを有するアンテナ装置のアンテナ特性を短時間で評価することができるようなアンテナ特性測定方法及びアンテナ特性測定装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するための手段として、高周波供給手段により、少なくとも第１及び第２の２つのアンテナエレメントが近接配置されると共に、一体的に形成されたアンテナ装置の該第１のアンテナエレメントに高周波を供給するステップと、透過特性検出手段により、上記第１のアンテナエレメントに供給された高周波が上記第２のアンテナエレメントに伝達される割合である透過特性を検出するステップと、結合量検出手段により、上記ステップで検出された上記透過特性に基づいて、各アンテナエレメント間の結合量を検出するステップと、表示手段により、上記ステップで検出された結合量を表示するステップとを有する。
【０００８】
各アンテナエレメント間の結合量は、いずれか一方のアンテナエレメントのアンテナ特性にズレが生じていた場合でも変化する。このため、各アンテナエレメント間の結合量に基づいて、アンテナ装置のアンテナ特性の正常／異常を判断することにより、一度の測定で各アンテナエレメントのアンテナ特性を検出することができる。従って、各アンテナエレメントの反射損特性をそれぞれ測定してアンテナ特性を評価する方法に比べて、評価に要する時間を約半分の時間に短縮化することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、略同一の周波数にで動作する複数のアンテナエレメントが一体に形成されたアンテナ装置のアンテナ特性の評価に要する時間を、大幅に短縮化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、携帯電話機に設けられるアンテナのアンテナ特性を測定するアンテナ特性測定装置に適用することができる。
【００１１】
［携帯電話機の全体構成］
まず、図１（ａ）〜（ｃ）に、本発明の実施の形態となるアンテナ特性測定装置でアンテナ特性の測定が行われる携帯電話機を示す。このうち、図１（ａ）は、当該携帯電話機の閉成状態を、図１（ｂ）は、当該携帯電話機の開成途中の状態を、図１（ｃ）は当該携帯電話機の開成状態を、それぞれ示している。
【００１２】
この図１（ａ）〜（ｃ）からわかるように、当該携帯電話機は、表示部１の他、回転操作部２やオンフックキー３及びオフフックキー４等の上操作部５が設けられた上筐体６と、数字キー、＃キー、＊キーの操作キー等の下操作部７が設けられた下筐体８とを有している。
【００１３】
各筐体６，８は、中心軸が上記表示部１の表示面に対して垂直方向となるように設けられた回転軸部により一端部同士が接続されており、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、互いの平行関係を略々維持した状態で時計回り方向及び反時計回り方向に回転操作可能となっている。
【００１４】
［アンテナの構成］
この携帯電話機は、例えば８００ＭＨｚ帯を用いてデジタル通信を行うＰＤＣ方式（PDC：Personal Digital Cellular）の携帯電話機となっており、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、アンテナ１０は、下筐体２の下端部２ａに沿って外付けするかたちで設けられている。
【００１５】
このアンテナ１０は、図２に示すように、その内部に上記８００ＭＨｚ帯等の略々同一の周波数帯で動作する第１のアンテナエレメント１１及び第２のアンテナエレメント１２を近接配置して形成されている。
【００１６】
一例ではあるが、第１のアンテナエレメント１１は当該携帯電話機のメインアンテナとして用いられ、第２のアンテナエレメント１２は当該携帯電話機のサブアンテナとして用いられるようになっている。このため、第１のアンテナエレメント１１が対応する周波数の帯域幅は広く、第２のアンテナエレメント１２が対応する周波数の帯域幅は、第１のアンテナエレメント１１が対応する周波数の帯域幅よりも若干狭くなっている。
【００１７】
また、給電点は各アンテナエレメント１１，１２毎に設けられており、第１のアンテナエレメント１１は給電点１３を有し、第２のアンテナエレメント１２は給電点１４を有している。
【００１８】
［アンテナ特性測定装置の構成］
図３に、アンテナ１０のアンテナ特性を測定するアンテナ特性測定装置のアンテナ設置台部分の斜視図を、図４にアンテナ特性測定装置の測定装置部分のブロック図を示す。この図３及び図４からわかるように、アンテナ特性測定装置は、アンテナ１０が対応する周波数（この例では、上記８００ＭＨｚ）の波長に対して一波長以上の周波数特性（アンテナ特性の測定に影響を及ぼすことのない周波数特性）を有する地導体２０と、アンテナ１０の第１のアンテナエレメント１１の給電点１３に接続される第１の給電部２１と、アンテナ１０の第２のアンテナエレメント１２の給電点１４に接続される第２の給電部２２と、アンテナ１０が設置されるアンテナ固定部２３とを有している。
【００１９】
また、このアンテナ特性測定装置は、第１の給電部２１に接続される、例えばＳＭＡコネクタ(SMA：Sub Miniature Type A)等の同軸コネクタで形成された第１のポート３１と、第２の給電部２２に接続される、上記同軸コネクタで形成された第２のポート３２と、アンテナ１０のアンテナ特性を測定するネットワークアナライザ３３とを有している。
【００２０】
第１の給電部２１は、アンテナ１０の給電点１３に接続される給電ピン２１ａを有し、第２の給電部２２は、アンテナ１０の給電点１４に接続される給電ピン２２ａを有しており、各給電部２１，２２は、各給電ピン２１ａ，２２ａを地導体２０に接触させない構成となっている。また、アンテナ固定部２３は、全体的に、或いは少なくともアンテナ１０に接触する部分が、非導通性の部材で形成されている。
【００２１】
［アンテナ特性の測定］
〔Ｓマトリクス及びＳパラメータ〕
アンテナ１０は、上記８００ＭＨｚ帯等の高周波に対応しているため、この高周波において不安定となる電圧や電流を測定してアンテナ特性を評価することは困難となる。このため、アンテナ１０のアンテナ特性を評価する場合、アンテナ１０への供給電力に対する出力電力を測定することで、上記電圧や電流に代わる安定した測定値を得て、当該アンテナ１０のアンテナ特性を評価するようになっている。
【００２２】
アンテナ１０の第１，第２のポート３１，３２から入出力される電力に関係する波の大きさと位相によって、被測定回路（この場合、アンテナ１０）の特性を規定したものをＳマトリクス（散乱行列，scattering matrix）といい、Ｓマトリクスの各要素をＳパラメータという。
【００２３】
このＳマトリクス及びＳパラメータを詳細に説明すると、図５に示すアンテナ１０の第１，第２のポート３１，３２の電圧Ｖｎ、電流Ｉｎは、図６（ａ）の数式で示すように進行波と後退波の和で表すことができる。
【００２４】
各ポート３１，３２の特性インピーダンスを「Ｚｏ（例えば５０Ω）」として「ａｎ」，「ｂｎ」を、図６（ｂ）に示す数式で定義する。
【００２５】
この図６（ｂ）に示す数式の両辺を二乗すると、図６（ｃ）に示す数式の関係を得ることができる。
【００２６】
従って、各ポート３１，３２から供給される電力Ｐｎは、図６（ｄ）の数式で表すことができる。
【００２７】
この図６（ｄ）に示す「ａｎ」，「ｂｎ」は複素量で、それぞれ大きさと位相を有している。また、この図６（ｄ）に示す数式のうち、「ａｎ」の絶対値の二乗の式が「供給される電力」を、「ｂｎ」の絶対値の二乗の式が「出力される電力」を、それぞれ示している。この入力波「ａｎ」と出力波「ｂｎ」の関係は、図６（ｅ）に示す数式のように定義され「Ｓマトリクス」と呼ばれる。そして、この「Ｓマトリクス」の各要素が「Ｓパラメータ」である。
【００２８】
この図６（ｅ）の数式に示す「Ｓ１１」、「Ｓ２１」、「Ｓ１２」、「Ｓ２２」の各Ｓパラメータは、図６（ｆ）の数式で表すことができる。
【００２９】
この図６（ｆ）の数式に示すＳパラメータのうち、「Ｓ１１」のＳパラメータは、上記第２のポート３２を上記特性インピーダンスＺｏで終端して、上記第１のポート３１に上記８００ＭＨｚ帯等の高周波を入射した際に反射して戻ってくる割合である反射損特性を示している。
【００３０】
同様に、「Ｓ２２」のＳパラメータは、第１のポート３１を特性インピーダンスＺｏで終端して、第２のポート３２に上記高周波を入射した際に反射して戻ってくる割合である反射損特性を示している。
【００３１】
また、図６（ｆ）の数式に示すＳパラメータのうち、「Ｓ２１」のＳパラメータは、第２のポート３２を上記特性インピーダンスＺｏで終端して、第１のポート３１に上記高周波を入射した際、第２のポート３２に伝達される割合である、順方向の透過特性（伝達特性）を示している。
【００３２】
同様に、「Ｓ１２」のＳパラメータは、第１のポート３１を上記特性インピーダンスＺｏで終端して、第２のポート３２に上記高周波を入射した際、第１のポート３１に伝達される割合である、逆方向の透過特性を示している。
【００３３】
〔アンテナ特性の測定作業〕
当該実施の形態のアンテナ特性測定装置では、このようなＳパラメータのうち「透過特性」のＳパラメータ（＝「Ｓ２１」或いは「Ｓ１２」のＳパラメータ）を測定してアンテナ１０のアンテナ特性を評価する。
【００３４】
具体的には、「Ｓ２１」のＳパラメータを測定する場合、まず、第１のステップとして、図４に示すようにアンテナ１０の第１の給電部２１を第１のポート３１を介してネットワークアナライザ３３に接続すると共に、アンテナ１０の第２の給電部２２を第２のポート３２を介してネットワークアナライザ３３に接続する。
【００３５】
次に、第２のステップとして、ネットワークアナライザ３３により、第１のポート３１に上記高周波を供給し、この供給した高周波が第２のポート３２に伝達される割合である、順方向の透過特性（伝達特性）を検出する。
【００３６】
ここで、アンテナ１０の第１のアンテナエレメント１１及び第２のアンテナエレメント１２は、図３に示すように当該アンテナ１０が地導体２３に設置された状態で、アンテナとしての共振周波数が決定する。また、第１のアンテナエレメント１１及び第２のアンテナエレメント１２は、アンテナ１０内に近接して配置されているため、アンテナ間で結合している。
【００３７】
このため、ネットワークアナライザ３３は、上記ステップで上記「Ｓ２１」のＳパラメータを測定した際に、この「Ｓ２１」のＳパラメータに基づいて、第１のアンテナエレメント１１及び第２のアンテナエレメント１２の２つのアンテナ間の結合量を算出する。
【００３８】
この２つのアンテナ間の結合量は、第１のアンテナエレメント１１及び第２のアンテナエレメント１２のうち、いずれか一方のアンテナ特性にズレが生じていた場合でも変化する。従って、「Ｓ２１」のＳパラメータに基づいて算出された上記各アンテナ間の結合量と、基準となる結合量とを比較することで、各アンテナエレメント１１、１２のアンテナ特性の正常／異常を、一度の測定で検出することができる。
【００３９】
次に、各アンテナエレメント１１、１２のアンテナ特性の正常／異常は、上記「Ｓ２１」のＳパラメータをネットワークアナライザ３３の表示部に表示し、ユーザが、この「Ｓ２１」のＳパラメータに基づいて人為的に上記各アンテナ間の結合量を算出してアンテナ特性の正常／異常を判断してもよいのであるが、この実施の形態のアンテナ特性測定装置の場合、上記ステップで結合量が算出されると、次のステップにおいて、ネットワークアナライザ３３が、この実際の測定値に基づいて算出した結合量と、基準となる結合量とを比較し、これら各結合量の差が所定範囲内であった場合は、上記各アンテナエレメントのアンテナ特性は正常であると判断し、該各結合量の差が所定範囲外であった場合は、上記各アンテナエレメント１１，１２のアンテナ特性は異常であると判断する。
【００４０】
そして、アンテナ特性は正常であると判断した際には、ネットワークアナライザ３３は、この判断後のステップにおいて、アンテナ特性は正常である旨のメッセージを表示部に表示し、或いはアンテナ特性が正常であることを示すビープ音や音声メッセージをスピーカ部から発音する。
【００４１】
これに対して、アンテナ特性は異常であると判断した際には、ネットワークアナライザ３３は、この判断後のステップにおいて、アンテナ特性は異常である旨のメッセージを表示部に表示し、或いはアンテナ特性が異常であることを示すビープ音や音声メッセージをスピーカ部から発音する。
【００４２】
〔反射損特性の考慮〕
次に、アンテナ特性の正常／異常は、上記「Ｓ２１」のＳパラメータに基づく結合量により判断してもよいのであるが、反射損特性（上記「Ｓ１１」或いは「Ｓ２２」のＳパラメータ）を考慮することで、より精度良く判断を行うことができる。
【００４３】
この場合、ネットワークアナライザ３３は、上記「Ｓ２１」のＳパラメータを検出して各アンテナエレメント１１，１２のアンテナ間の結合量を算出すると共に、上記第１のポート３１に供給した高周波が反射して当該第１のポート３１戻ってくる割合を示す反射損特性である「Ｓ１１」のＳパラメータを検出する。
【００４４】
そして、上記「Ｓ２１」のＳパラメータに基づく各アンテナエレメント１１，１２間のアンテナ結合量、及び「Ｓ１１」のＳパラメータに基づいて、上記各アンテナエレメント１１，１２のアンテナ特性の正常／異常を判断する。これにより、より精度良く各アンテナエレメント１１，１２のアンテナ特性の正常／異常の判断を行うことができる。
【００４５】
［実施の形態の効果］
異常の説明から明らかなように、この実施の形態のアンテナ特性測定装置は、略々同一の周波数で動作する２つのアンテナエレメント１１，１２で形成されたアンテナ装置１０の該第１のアンテナエレメント１１に対して高周波を供給する。そして、ネットワークアナライザ３３で、「Ｓ２１」のＳパラメータを検出すると共に、この「Ｓ２１」のＳパラメータに基づいて、各アンテナエレメント１１，１２のアンテナ間の結合量を算出し、この結合量に基づいて、各アンテナエレメント１１，１２のアンテナ特性の正常／異常の判断を行う。
【００４６】
これにより、一度の測定作業で２つのアンテナエレメント１１，１２のアンテナ特性の正常／異常を判断することができる。従って、各アンテナエレメント１１，１２の反射損特性をそれぞれ測定して各アンテナエレメント毎にアンテナ特性の正常／異常を判断する方法に比べて、該判断に要する時間を約半分の時間に短縮化することができる。
【００４７】
また、アンテナ特性の正常／異常を判断する場合、反射損特性を検出し、上記アンテナ間の結合量と併せてアンテナ特性の正常／異常を判断することで、該判断の精度の向上を図ることができる。
【００４８】
［変形例］
上述の実施の形態の説明では、本発明を適用したアンテナ特性測定装置は、携帯電話機のアンテナ装置のアンテナ特性を測定することとしたが、本発明は、この他、略同一の周波数で動作する複数のアンテナエレメントを有するアンテナ装置が設けられる端末装置であれば、ＰＨＳ電話機，ＰＤＡ装置，ノート型のパーソナルコンピュータ装置等のアンテナ装置のアンテナ特性を測定するようにしてもよく、この場合でも、上述と同様の効果を得ることができる。
【００４９】
最後に、本発明は、一例として開示した上述の実施の形態に限定されることはなく、上述の実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論であることを付け加えておく。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明を適用した実施の形態となるアンテナ特性測定装置でアンテナ特性が測定されるアンテナ装置が設けられた携帯電話機の外観を示す図である。
【図２】実施の形態のアンテナ特性測定装置でアンテナ特性が測定されるアンテナ装置の構成を示す図である。
【図３】実施の形態のアンテナ特性測定装置のアンテナ装置の設置台部分を示す斜視図である。
【図４】実施の形態のアンテナ特性測定装置の測定装置部分のブロック図である。
【図５】実施の形態のアンテナ特性測定装置で測定されるＳパラメータを説明するための図である。
【図６】Ｓマトリクス及びＳパラメータを説明するための図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  携帯電話機の表示部、２  回転操作部、３  オンフックキー、４  オフフックキー、５  上操作部、６  上筐体、７  下操作部、８  下筐体、１０  アンテナ装置、１１  第１のアンテナエレメント、１２  第２のアンテナエレメント、１３  第１のアンテナエレメントの給電点、１４  第２のアンテナエレメントの給電点、２０  設置台、２１  第１の給電部、２１ａ  給電ピン、２２  第２の給電部、２２ａ  給電ピン、３１  第１のポート、３２  第２のポート、３３  ネットワークアナライザ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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